JP7197413B2 - steering control system - Google Patents
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Description
本発明は、操舵制御システムに係り、特に、ステアバイワイヤ方式の車両の操舵制御システムに関する。 The present invention relates to a steering control system, and more particularly to a steering control system for a steer-by-wire vehicle.
特許文献1には、操舵角が上限値を超えようとするようにステアリングが操作されることを抑制する処理を実行する操舵制御装置に関する技術が開示されている。この技術では、車輪の転舵角又はステアリングの操舵角とのうちの最大値の大きさが制限開始閾値以上となる場合、反力アクチュエータを操作して、操舵角の大きさが更に大きくなることを制限するための制限用反力を急激に大きくすることとしている。 Patent Literature 1 discloses a technique related to a steering control device that performs processing for suppressing steering operation so that the steering angle exceeds an upper limit value. In this technique, when the maximum value of the turning angle of the wheels or the steering angle of the steering is greater than or equal to the limit start threshold, the reaction force actuator is operated to further increase the steering angle. The limiting reaction force for limiting is rapidly increased.
また、特許文献2には、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との関係を表す舵角比特性を調整可能な操舵制御装置に関する技術が開示されている。この技術では、舵角比特性として、走行時舵角比特性と停車時舵角特性の少なくとも2つの特性を設定している。 Further, Patent Literature 2 discloses a technique related to a steering control device capable of adjusting a steering angle ratio characteristic representing the relationship between the steering angle of the steering wheel and the steering angle of the steered wheels. In this technique, at least two characteristics, ie, the steering angle ratio characteristic during running and the steering angle characteristic during stopping, are set as the steering angle ratio characteristic.
特許文献2の技術のように、舵角比特性を車両の状態変化に応じて調整する構成では、車両の状態に応じた舵角比特性の最適化が可能となる。しかしながら、舵角比特性が変化すると、転舵角が最大となる転舵エンドに対応するステアリングの操舵角(操舵エンド)が変化してしまう。このため、特許文献1の技術のように、操舵エンドにおいて反力トルクを急激に大きくする構成において特許文献2の技術を適用すると、操舵エンドに操舵されている車両の状態が変化したときに反力トルクが急変してしまい、ドライバがステアリングの操舵に違和感を覚えるおそれがある。このように、車両の状態に応じて舵角比特性を調整可能なステアバイワイヤ方式の車両の操舵制御では、操舵エンドにおいて車両の状態が変化したときの反力トルクの制御に課題がある。 In a configuration that adjusts the steering angle ratio characteristic according to changes in the state of the vehicle, as in the technique of Patent Document 2, it is possible to optimize the steering angle ratio characteristic according to the state of the vehicle. However, if the steering angle ratio characteristic changes, the steering angle (steering end) of the steering corresponding to the steering end at which the steering angle becomes maximum changes. For this reason, if the technique of Patent Document 2 is applied to a configuration in which the reaction torque is rapidly increased at the steering end as in the technique of Patent Document 1, the vehicle that is being steered at the end of the steering will react when the state of the vehicle changes. There is a risk that the force torque will suddenly change, and the driver will feel a sense of incongruity in steering. As described above, in the steering control of a steer-by-wire type vehicle in which the steering angle ratio characteristic can be adjusted according to the state of the vehicle, there is a problem in controlling the reaction torque when the state of the vehicle changes at the steering end.
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、ステアバイワイヤ方式の車両の操舵角が操舵エンドに操舵されているときに反力トルクが急変することを抑制することのできる操舵制御システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems described above, and is a steering control that can suppress a sudden change in reaction torque when the steering angle of a steer-by-wire vehicle is steered to the steering end. The purpose is to provide a system.
上記の課題を解決するため、第1の発明は、ステアバイワイヤ方式の車両の操舵制御システムに適用される。操舵制御システムは、転舵モータの作動によって車両の車輪を転舵する転舵装置と、反力モータの作動によって車両のステアリングに反力トルクを付与する反力発生装置と、車両の車速に基づいて、転舵装置を制御するための車輪の転舵角及び反力発生装置を制御するための反力トルクを演算する制御装置と、を備えている。制御装置は、第一特性に基づいて操舵角に応じた転舵角を演算する転舵角演算部と、第二特性に基づいて操舵角に応じた反力トルクを演算する反力トルク演算部と、を含んで構成されている。ここで、第一特性は、ステアリングの操舵角に対する転舵角の大きさの関係を表す特性であり、第二特性は、操舵角に対する反力トルクの大きさの関係を表す特性である。第一特性及び第二特性は、車速に応じてその特性を調整可能に構成されている。転舵角演算部は、車速が第一状態から第二状態に変化したことに応答して、第一特性を第一状態に対応した特性から第二状態に対応した特性へと変化させるように構成されている。そして、反力トルク演算部は、操舵角が転舵角の上限に対応する操舵エンドに操舵されている場合において、車速が第一状態から第二状態に変化したときには、第二特性を第一状態に対応した特性のまま維持するように構成されている。 In order to solve the above problems, a first invention is applied to a steering control system for a steer-by-wire vehicle. The steering control system includes a steering device that steers the wheels of the vehicle by operating a steering motor, a reaction force generating device that applies a reaction torque to the steering of the vehicle by operating a reaction force motor, and a vehicle speed . and a control device for calculating the steering angle of the wheels for controlling the steering device and the reaction force torque for controlling the reaction force generating device. The control device includes a steering angle calculation unit that calculates a turning angle corresponding to the steering angle based on the first characteristic, and a reaction torque calculation unit that calculates a reaction torque corresponding to the steering angle based on the second characteristic. and Here, the first characteristic is a characteristic representing the relationship between the magnitude of the steering angle and the steering angle of the steering wheel, and the second characteristic is a characteristic representing the magnitude of the reaction torque relative to the steering angle. The first characteristic and the second characteristic are configured to be adjustable according to the vehicle speed . In response to the vehicle speed changing from the first state to the second state, the steering angle calculation unit changes the first characteristic from the characteristic corresponding to the first state to the characteristic corresponding to the second state. It is configured. Then, when the steering angle is steered to the steering end corresponding to the upper limit of the steering angle, the reaction force torque calculation unit changes the second characteristic to the first state when the vehicle speed changes from the first state to the second state. It is configured to maintain the characteristics corresponding to the state.
第2の発明は、第1の発明において更に以下の特徴を備えている。
反力トルク演算部は、操舵エンドにおいて車速が第一状態から第二状態に変化した後、第三状態において操舵角が所定操舵角まで戻されたときには、第二特性を第一状態に対応した特性から第三状態に対応した特性へと変化させるように構成されている。
The second invention has the following features in addition to the first invention.
After the vehicle speed changes from the first state to the second state at the steering end, the reaction force torque calculation unit changes the second characteristic to correspond to the first state when the steering angle is returned to the predetermined steering angle in the third state. It is configured to change from a characteristic to a characteristic corresponding to the third state.
第3の発明は、上記の課題を解決するため、ステアバイワイヤ方式の車両の操舵制御システムに適用される。操舵制御システムは、転舵モータの作動によって車両の車輪を転舵する転舵装置と、反力モータの作動によって車両のステアリングに反力トルクを付与する反力発生装置と、車両の車速に基づいて、転舵装置を制御するための車輪の転舵角及び反力発生装置を制御するための反力トルクを演算する制御装置と、を備えている。制御装置は、第一特性に基づいて操舵角に応じた転舵角を演算する転舵角演算部と、第二特性に基づいて操舵角に応じた反力トルクを演算する反力トルク演算部と、を含んで構成されている。ここで、第一特性は、ステアリングの操舵角に対する転舵角の大きさの関係を表す特性であり、第二特性は、操舵角に対する反力トルクの大きさの関係を表す特性である。第一特性及び第二特性は、車速に応じてその特性を調整可能に構成されている。転舵角演算部は、車速が第一状態から第二状態に変化したことに応答して、第一特性を第一状態に対応した特性から第二状態に対応した特性へと変化させるように構成されている。そして、反力トルク演算部は、操舵角が転舵角の上限に対応する操舵エンドに操舵されている場合において、車速が第一状態から第二状態に変化したときには、車速の変化速度よりも緩慢な変化速度によって第二特性を第一状態に対応した特性から第二状態に対応した特性へと変化させるように構成されている。 A third invention is applied to a steering control system for a steer-by-wire vehicle in order to solve the above problems. The steering control system includes a steering device that steers the wheels of the vehicle by operating a steering motor, a reaction force generating device that applies a reaction torque to the steering of the vehicle by operating a reaction force motor, and a vehicle speed . and a control device for calculating the steering angle of the wheels for controlling the steering device and the reaction force torque for controlling the reaction force generating device. The control device includes a steering angle calculation unit that calculates a turning angle corresponding to the steering angle based on the first characteristic, and a reaction torque calculation unit that calculates a reaction torque corresponding to the steering angle based on the second characteristic. and Here, the first characteristic is a characteristic representing the relationship between the magnitude of the steering angle and the steering angle of the steering wheel, and the second characteristic is a characteristic representing the magnitude of the reaction torque relative to the steering angle. The first characteristic and the second characteristic are configured to be adjustable according to the vehicle speed . In response to the vehicle speed changing from the first state to the second state, the steering angle calculation unit changes the first characteristic from the characteristic corresponding to the first state to the characteristic corresponding to the second state. It is configured. Then, when the steering angle is steered to the steering end corresponding to the upper limit of the turning angle, the reaction force torque calculating section calculates the speed of change of the vehicle speed when the vehicle speed changes from the first state to the second state. It is configured to change the second characteristic from the characteristic corresponding to the first state to the characteristic corresponding to the second state by a slow change speed.
第4の発明は、第1乃至第3の何れか1つの発明において更に以下の特徴を備えている。
第二状態は、第一状態よりも車速が高い。そして、転舵角演算部は、操舵エンドにおいて車速が第一状態から第二状態に変化した場合、操舵角に対する転舵角の大きさが小さくなるように第一特性を変化させるように構成されている。
A fourth invention has the following features in addition to any one of the first to third inventions.
The second state has a higher vehicle speed than the first state. The steering angle calculation unit is configured to change the first characteristic so that the magnitude of the steering angle with respect to the steering angle decreases when the vehicle speed changes from the first state to the second state at the steering end. ing.
第5の発明は、第1乃至第3の何れか1つの発明において更に以下の特徴を備えている。
第二状態は、第一状態よりも車速が低い。そして、転舵角演算部は、操舵エンドにおいて車速が第一状態から第二状態に変化した場合、操舵角に対する転舵角の大きさが大きくなるように第一特性を変化させるように構成されている。
A fifth invention has the following features in addition to any one of the first to third inventions.
The second state has a lower vehicle speed than the first state. The steering angle calculation unit is configured to change the first characteristic so that the magnitude of the steering angle with respect to the steering angle increases when the vehicle speed changes from the first state to the second state at the steering end. ing.
第1の発明の操舵制御システムによれば、操舵エンドにおいて車両の車速が第一状態から第二状態へ変化して第一特性が変化したときであっても、第二特性は第一状態に対応した特性のまま維持される。これにより、操舵エンドが変化した場合であっても反力トルクを維持することができるので、ステアリングの操舵角が急変することを抑制してドライバの違和感を解消することが可能となる。 According to the steering control system of the first invention, even when the vehicle speed changes from the first state to the second state at the steering end and the first characteristic changes, the second characteristic remains in the first state. Corresponding properties are retained. As a result, the reaction torque can be maintained even when the steering end is changed, so it is possible to suppress the sudden change in the steering angle of the steering wheel and eliminate the discomfort of the driver.
第2の発明の操舵制御システムによれば、操舵エンドにおいて車速が第一状態から第二状態に変化した後、第三状態において操舵角が所定操舵角まで戻された場合、第二特性が第一状態に対応した特性から第三状態に対応した特性へと変化される。第二特性は、操舵角が小さいほど車速に応じた反力トルクの差が小さい。このため、本発明によれば、反力トルクの急変を抑制しつつ、第二特性を車速に応じた特性へと追従させることが可能となる。 According to the steering control system of the second invention, when the steering angle is returned to the predetermined steering angle in the third state after the vehicle speed changes from the first state to the second state at the steering end, the second characteristic The property corresponding to one state is changed to the property corresponding to a third state. The second characteristic is that the smaller the steering angle, the smaller the difference in the reaction torque according to the vehicle speed . Therefore, according to the present invention, it is possible to make the second characteristic follow the characteristic corresponding to the vehicle speed while suppressing a sudden change in the reaction torque.
第3の発明の操舵制御システムによれば、操舵エンドにおいて車両の車速が第一状態から第二状態へ変化して第一特性が変化した場合であっても、第二特性は当該状態の変化速度よりも緩慢な変化速度によって第一状態に対応した特性から第二状態に対応した特性へと変化する。これにより車速が変化して操舵エンドが変化した場合であっても、それに伴う反力トルクの変動が緩慢になるため、ステアリングを切り込み或いは切り戻しをドライバに違和感無く行わせることができる。 According to the steering control system of the third invention, even when the vehicle speed of the vehicle changes from the first state to the second state at the steering end and the first characteristic changes, the second characteristic is the change in the state. The characteristic corresponding to the first state changes to the characteristic corresponding to the second state by a change speed slower than the speed. As a result, even when the vehicle speed changes and the steering end changes, the reaction torque fluctuates accordingly, so that the driver can turn the steering wheel in or out without discomfort.
第4の発明によれば、操舵エンドにおいて車両が加速した場合に、ステアリングの操舵角が更に切れ込むことを抑制することが可能となる。 According to the fourth invention, when the vehicle accelerates at the steering end, it is possible to prevent the steering angle from further cutting.
第5の発明によれば、操舵エンドにおいて車両が減速した場合に、ステアリングの操舵角が唐突に切り戻されることを抑制することが可能となる。 According to the fifth invention, when the vehicle decelerates at the steering end, it is possible to prevent the steering angle from being abruptly turned back.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, when referring to numbers such as the number, quantity, amount, range, etc. of each element in the embodiments shown below, unless otherwise specified or clearly specified by the number in principle, the reference The present invention is not limited to this number. Also, the structures, steps, etc. described in the embodiments shown below are not necessarily essential to the present invention, unless otherwise specified or clearly specified in principle.
1.実施の形態1.
1-1.操舵制御システム
図1は、本実施の形態に係る操舵制御システムの構成例を概略的に示すブロック図である。操舵制御システム1は車両に搭載されており、ステアバイワイヤ方式で車両の車輪WHを転舵する。つまり、操舵制御システム1は、ステアバイワイヤ方式の車両を実現する。
1. Embodiment 1.
1-1. Steering Control System FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example of a steering control system according to the present embodiment. A steering control system 1 is mounted on a vehicle and steers wheels WH of the vehicle in a steer-by-wire manner. That is, the steering control system 1 implements a steer-by-wire vehicle.
図1に示される例において、操舵制御システム1は、ステアリングホイール(ステアリング)10、ステアリングシャフト20、反力発生装置30、転舵装置40、センサ群51~53、及び制御装置100を備えている。
In the example shown in FIG. 1, the steering control system 1 includes a steering wheel (steering) 10, a steering
ステアリングホイール10は、ドライバが操舵に用いる操作部材である。ステアリングシャフト20は、ステアリングホイール10に連結されており、ステアリングホイール10とともに回転する。
The
反力発生装置30は、反力モータ31の状態を示す反力モータ状態情報STRを制御装置100に送る。例えば、反力モータ状態情報STRは、反力モータ31の駆動電圧、駆動電流、回転角、回転速度、温度、等を示す。
The
転舵装置40は、車輪WHを転舵する。具体的には、転舵装置40は、転舵モータ41、減速機42、及び転舵軸43を含んでいる。転舵モータ41のロータは、減速機42を介して転舵軸43につながっている。転舵軸43は、車輪WHに連結されている。転舵モータ41が回転すると、その回転運動は、転舵軸43の直線運動に変換され、それにより車輪WHが転舵される。すなわち、転舵モータ41の作動により、車輪WHを転舵することができる。この転舵モータ41の動作は、制御装置100によって操舵される。
The
転舵装置40は、転舵モータ41の状態を示す転舵モータ状態情報STMを制御装置100に送る。例えば、転舵モータ状態情報STMは、転舵モータ41の駆動電圧、駆動電流、回転角、回転速度、温度、等を示す。
The
なお、転舵装置40は、操舵側のステアリングホイール10及び反力発生装置30から機械的に分離されている。
The
操舵角センサ51は、ステアリングホイール10の回転角である操舵角θを検出する。操舵角センサ51は、検出した操舵角θの情報を制御装置100に送る。
A
操舵トルクセンサ52は、ステアリングシャフト20に印加される操舵トルクTSを検出する。操舵トルクセンサ52は、検出した操舵トルクTSの情報を制御装置100に送る。
A
車速センサ53は、車両の速度である車速Vを検出する。車速センサ53は、検出した車速Vの情報を制御装置100に送る。なお、車速センサ53の代わりに車輪速センサを用い、各車輪の回転速度から車速Vが算出されてもよい。
A
制御装置100は、本実施の形態に係る操舵制御システムを制御する。この制御装置100は、プロセッサ102、メモリ104、及び入出力インターフェース106を備えるマイクロコンピュータを含んでいる。このマイクロコンピュータは、ECU(Electronic Control Unit)とも呼ばれる。プロセッサ102がメモリ104に格納された制御プログラムを実行することにより、制御装置100による処理が実行される。
1-2.制御装置の構成
図2は、制御装置の機能を説明するためのブロック図である。制御装置100は、ステアリングホイール10の回転(操舵)に応じて転舵モータ41を制御することによって、車輪WHの転舵を制御する。この制御は、「転舵角制御」とも呼ばれる。また、制御装置100は、ステアリングホイール10の回転(操舵)に応じて反力モータ31を制御することによって、ステアリングホイール10に付与される反力トルクTRを制御する。この制御は、「反力トルク制御」とも呼ばれる。制御装置100は、転舵角制御及び反力トルク制御を実現するための機能ブロックとして、転舵角演算部110と、転舵角制御部120と、反力トルク演算部130と、反力トルク制御部140と、を備えている。
1-2. Configuration of Control Device FIG. 2 is a block diagram for explaining the functions of the control device. The
転舵角演算部110は、操舵角θと車速Vの入力を受けて目標転舵角θwtを出力する。転舵角演算部110は、操舵角θに対する転舵角θwの大きさの関係を表す第一特性を車両の状態毎に記憶している。ここでの車両の状態は、例えば車速Vである。図3は、制御装置が記憶している第一特性の一例を示す図である。この図では、車速Aのときの特性と、車速Aよりも大きい車速Bのときの特性とを例示している。この図に示すように、第一特性は、車速Vが大きいほど、操舵角θに対する転舵角θwの大きさが小さくなるように関係付けられている。つまり、第一特性は、車両の状態としての車速Vに応じてその特性を調整可能に構成されている。このような第一特性によれば、車速Vが大きいほど、転舵角θwが最大(上限)となる転舵エンドθwmaxに対応する操舵角θmax(操舵エンド)が大きな角度に設定される。つまり、車速Bのときの転舵エンドθwmaxに対応する操舵角(操舵エンド)θBmaxは、車速Aのときの転舵エンドθwmaxに対応する操舵角(操舵エンド)θAmaxよりも大きくなるように設定される。転舵角演算部110は、入力された操舵角θと車速Vに対応する転舵角θwを第一特性から演算し、目標転舵角θwtとして出力する。演算された目標転舵角θwtは、転舵角制御部120に出力される。
A
転舵角制御部120は、車輪WHの転舵角が目標転舵角θwtとなるように、転舵モータ41を制御する。より詳細には、転舵角制御部120は、転舵モータ41の回転角と目標転舵角θwtに基づいて、転舵モータ41を駆動するための電流制御信号S1を生成する。転舵モータ41は、電流制御信号S1にしたがって駆動され、転舵モータ41の回転により車輪WHが転舵される。
The turning
反力トルク演算部130は、操舵角θと車速Vの入力を受けて目標反力トルクTRtを出力する。反力トルク演算部130は、操舵角θに対する反力トルクTRの大きさの関係を表す第二特性を車両の状態毎に記憶している。ここでの車両の状態は、例えば車速Vである。図4は、制御装置が記憶している第二特性の一例を示す図である。この図では、車速Aのときの特性と、車速Aよりも大きい車速Bのときの特性とを例示している。この図に示すように、第二特性は、車速が大きいほど、操舵角θに対する反力トルクTRの大きさが小さくなるように関係付けられている。つまり、第二特性は、車両の状態としての車速Vに応じてその特性を調整可能に構成されている。このような第二特性によれば、車速が大きいほど、転舵エンドθwmax対応する反力であるエンド反力TRmaxを発生させる操舵エンドθmaxが大きな角度に設定される。つまり、車速Bのときのエンド反力TRmaxに対応する操舵エンドθBmaxは、車速Aのときのエンド反力TRmaxに対応する操舵エンドθAmaxよりも大きくなるように設定される。反力トルク演算部130は、入力された操舵角θと車速Vに対応する反力トルクTRを第二特性から演算し、目標反力トルクTRtとして出力する。演算された目標反力トルクTRtは、反力トルク制御部140に出力される。
反力トルク制御部140は、目標反力トルクTRtが発生するように、反力モータ31を制御する。より詳細には、反力トルク制御部140は、演算された目標反力トルクTRt、反力モータ31の回転角、操舵トルクTS等に基づいて、反力モータ31を駆動するための電流制御信号S2を生成する。反力モータ31は、電流制御信号S2にしたがって駆動され、それにより反力トルクTRが発生する。
The reaction
なお、制御装置100は、転舵角制御を実現するための転舵角演算部110及び転舵角制御部120から成る第一制御装置と、反力トルク制御を実現するための反力トルク演算部130及び反力トルク制御部140から成る第二制御装置とを別々に含んでいてもよい。この場合、第一制御装置と第二制御装置とは互いに通信可能に接続され、必要な情報を互いにやりとりする。
Note that the
1-3.反力トルク調整処理
上述した反力トルク制御を転舵角制御とともに実行すると、以下の課題が発生する。図5は、反力トルク制御の課題を説明するための図である。この図に示すように、車両が車速Aにおいて操舵エンドθAmaxに操舵されている場合を考える。この場合、車両の状態が第一状態としての車速Aから第二状態としての車速B(>車速A)に変化すると、車速の変化に応答して転舵角制御における第一特性が変化することによって操舵エンドに対応する操舵角が大きくなる。また、車両の状態が車速Aから車速Bに変化すると、反力トルク制御における第二特性が変化することによって操舵角θAmaxに対応する反力が小さくなる。その結果、ステアリングホイール10が新たな操舵エンドθBmaxまで急激に切り込んでしまい、ドライバが違和感を覚えるという課題がある。なお、このような操舵エンドにおいて反力トルクが急変する課題は、車速が上昇する場合に限らず、車速が低下する場合にも生じうる。
1-3. Reaction Force Torque Adjustment Processing When the reaction force torque control described above is executed together with the turning angle control, the following problems occur. FIG. 5 is a diagram for explaining a problem of reaction torque control. Consider the case where the vehicle is steered to the steering end θAmax at a vehicle speed A as shown in this figure. In this case, when the state of the vehicle changes from vehicle speed A as the first state to vehicle speed B (>vehicle speed A) as the second state, the first characteristic in steering angle control changes in response to the change in vehicle speed. increases the steering angle corresponding to the steering end. Further, when the vehicle state changes from vehicle speed A to vehicle speed B, the reaction force corresponding to the steering angle θAmax decreases due to the change in the second characteristic in the reaction force torque control. As a result, the
そこで、本実施の形態の操舵制御システム1は、必要に応じて反力トルクの大きさを調整する「反力トルク調整処理」を実行する。反力トルク調整処理は、ドライバが意図しない操舵角の急変を抑制するための処理である。例えば、車両のステアリングホイール10が操舵エンドに操舵されている状態で車速が変化した場合、操舵角の急変を抑制するために反力トルク調整処理が実行される。
Therefore, the steering control system 1 of the present embodiment executes "reaction torque adjustment processing" for adjusting the magnitude of the reaction torque as necessary. The reaction force torque adjustment process is a process for suppressing a sudden change in the steering angle that is not intended by the driver. For example, when the vehicle speed changes while the
図6は、反力トルク調整処理を説明するための図である。また、図7は、反力トルク調整処理での車速及び操舵角の変化を示すタイムチャートである。反力トルク調整処理は、制御装置100の反力トルク演算部130において実行される。図6及び図7に示す例では、車速A(第一状態)で走行する車両が時間t2において加速され、その後車速B(第二状態)で走行する場合を示している。先ず、時間t0においてステアリング10の操舵が開始されると、時間t1において車速Aにおける操舵エンドθAmaxまで切り込みが行われ、その後時間t2まで操舵が保持される。時間t0から時間t2の期間は、反力トルク演算部130は、車速Aに対応する第二特性を用いて、入力された操舵角θに対応する反力トルクTRを演算する。
FIG. 6 is a diagram for explaining the reaction torque adjustment process. FIG. 7 is a time chart showing changes in vehicle speed and steering angle in the reaction torque adjustment process. The reaction torque adjustment process is executed in reaction
一方、反力トルク演算部130は、時間t2において操舵角θが操舵エンドθAmaxに操舵されている状態で車速が車速Aから車速Bへと変化した場合、その後の第二特性を車速Bに対応した特性に切り替えずに車速Aに対応した特性のままで維持する。これにより、車速の変化によって操舵エンドがθAmaxからθBmaxへと変化した場合であっても、操舵角θは車速Aに対応する操舵角θAmaxに保持される。これにより、反力トルクの急変によるステアリングホイール10の切れ込みを抑えることができるので、ドライバの違和感が低減される。
On the other hand, when the vehicle speed changes from vehicle speed A to vehicle speed B with the steering angle θ at the steering end θAmax at time t2, the reaction force
その後、時間t3においてステアリングホイール10がドライバによって切り戻されると、これに伴い反力トルクも減少する。ここでは、反力トルク演算部130は、車速Aに対応する第二特性を引き続き用いて、入力された操舵角θに対応する反力トルクTRを演算する。
After that, when the
ここで、第二特性は、操舵角が小さいほど車速の差による反力トルクの差が小さくなる。そこで、反力トルク演算部130は、時間t4において操舵角θが所定操舵角θthまで切り戻されたことを受けて、第二特性をそのときの車両の状態(第三状態)に対応した特性(ここでは、車速Bに対応した特性)に切り替える。ここでの所定操舵角θthは、第二特性の切り替え前後において生じる反力トルクの段差がドライバビリティの観点から許容可能な操舵角に設定されることが好ましい。このような反力トルク調整処理によれば、操舵エンドでの反力トルクの急変を効果的に抑制することが可能となる。
Here, the second characteristic is that the smaller the steering angle, the smaller the difference in reaction torque due to the difference in vehicle speed. Therefore, when the steering angle θ is turned back to the predetermined steering angle θth at time t4, the reaction force
1-4.操舵制御システムによる処理例
図8は、実施の形態1に係る操舵制御システムによる処理の概要を示すフローチャートである。図8に示される処理は、制御装置100の反力トルク演算部130において一定サイクル毎に繰り返し実行される。
1-4. Example of Processing by Steering Control System FIG. 8 is a flowchart showing an overview of processing by the steering control system according to the first embodiment. The processing shown in FIG. 8 is repeatedly executed in each constant cycle in the reaction force
図8に示されるステップS100の処理では、「操舵エンド条件」が成立するか否かが判定される。ここでの操舵エンド条件は、操舵角が操舵エンドに到達しているか否かを判定するための条件であり、例えば操舵角センサ51が検出した操舵角θが現在の車両の状態(車速)における操舵エンドθmaxに達しているか否かによって判定することができる。判定の結果、操舵エンド条件の成立が認められない場合、処理は後述するステップS108の処理に進む。一方、操舵エンド条件の成立が認められた場合、次のステップS102の処理に進む。 In the process of step S100 shown in FIG. 8, it is determined whether or not the "steering end condition" is satisfied. The steering end condition here is a condition for determining whether or not the steering angle has reached the steering end. It can be determined by whether or not the steering end θmax has been reached. As a result of the determination, if the steering end condition is not satisfied, the process proceeds to step S108, which will be described later. On the other hand, if it is determined that the steering end condition is established, the process proceeds to the next step S102.
ステップS102の処理では、車速が変化したか否かが判定される。その結果、車速が変化していない場合、処理は後述するステップS108の処理に進む。一方、車速が変化した場合、次のステップS104の処理に進む。 In the process of step S102, it is determined whether or not the vehicle speed has changed. As a result, if the vehicle speed has not changed, the process proceeds to step S108, which will be described later. On the other hand, if the vehicle speed has changed, the process proceeds to the next step S104.
ステップS104の処理では、変化前の車速に対応する第二特性を用いて、入力された操舵角θに対応する目標反力トルクTRtが算出される。次のステップS106の処理では、「操舵戻し条件」が成立するか否かが判定される。操舵戻し条件は、操舵角θが所定操舵角θth以下となるまで戻されたか否かによって判定される条件である。その結果、操舵戻し条件の成立が認められない場合には、再びステップS104の処理に戻り反力トルクの演算が行われる。一方、操舵戻し条件の成立が認められた場合には次のステップS108の処理に進む。 In the process of step S104, the target reaction torque TRt corresponding to the input steering angle θ is calculated using the second characteristic corresponding to the vehicle speed before change. In the processing of the next step S106, it is determined whether or not the "steering return condition" is satisfied. The steering return condition is a condition determined by whether or not the steering angle θ is returned to a predetermined steering angle θth or less. As a result, if the steering return condition is not satisfied, the process returns to step S104 to calculate the reaction force torque. On the other hand, if it is recognized that the steering return condition is established, the process proceeds to the next step S108.
ステップS108の処理では、現在の車速Vに応じた第二特性を用いて、入力された操舵角θに対応する目標反力トルクTRtが算出される。ステップS108の処理が完了すると、本ルーチンは終了される。 In the process of step S108, the second characteristic corresponding to the current vehicle speed V is used to calculate the target reaction torque TRt corresponding to the input steering angle θ. When the process of step S108 is completed, this routine ends.
このように、図8に示す反力トルク調整処理によれば、操舵エンドでの車速変化時に問題となる反力トルクの急変動を抑制することができる。これにより、ステアリングホイールが急激に動かされることを防ぐことができるので、ドライバの違和感が低減される。 As described above, according to the reaction force torque adjustment process shown in FIG. 8, it is possible to suppress abrupt fluctuations in the reaction force torque, which is a problem when the vehicle speed changes at the end of steering. As a result, it is possible to prevent the steering wheel from being abruptly moved, so that the driver's sense of discomfort is reduced.
1-5.変形例
上述した実施の形態1の操舵制御システム1は、以下のように変形した態様を適用してもよい。
1-5. Modifications The steering control system 1 of the first embodiment described above may be modified as follows.
反力トルク調整処理は、操舵エンドにおける車速の変化時に限らず、車両の状態が変化する他の場合に適用してもよい。例えば、反力トルク調整処理は、操舵エンドにおいて車両のヨーレートや横加速度が変化した場合に実行する構成でもよい。この場合、第一特性及び第二特性は、これらの車両の状態(ヨーレート、横加速度)毎の特性を定めておけばよい。この変形例の構成は、後述する実施の形態2の操舵制御システムにおいても適用することができる。 The reaction force torque adjustment process may be applied not only when the vehicle speed changes at the steering end, but also when the vehicle state changes. For example, the reaction force torque adjustment process may be configured to be executed when the yaw rate or lateral acceleration of the vehicle changes at the steering end. In this case, the first characteristic and the second characteristic may be defined for each vehicle state (yaw rate, lateral acceleration). The configuration of this modified example can also be applied to a steering control system according to a second embodiment, which will be described later.
反力トルク調整処理は、操舵エンドにおける車速の変化が加速である場合に限らず減速である場合に適用してもよい。この場合、操舵エンドにおいて反力トルクが急増してステアリング10が切り戻されることが抑制される。この変形例の構成は、後述する実施の形態2の操舵制御システムにおいても適用することができる。
The reaction force torque adjustment process may be applied not only when the change in vehicle speed at the steering end is acceleration but also when it is deceleration. In this case, it is suppressed that the
2.実施の形態2.
2-1.実施の形態2の特徴
実施の形態2の操舵制御システムは、操舵エンドにおいて車速が車速Aから車速B(>車速A)に変化(加速)した場合、反力トルクを徐々に小さくする反力トルク調整処理を行う点に特徴を有している。実施の形態2の操舵制御システムの構成は、実施の形態1の操舵制御システム1の構成と同様である。また、転舵角制御及び反力トルク制御の基本的な考え方は、実施の形態1と同じである。実施の形態1と重複する説明は、適宜省略される。
2. Embodiment 2.
2-1. Features of Embodiment 2 The steering control system of Embodiment 2 has a reaction torque that gradually decreases when the vehicle speed changes (accelerates) from vehicle speed A to vehicle speed B (>vehicle speed A) at the steering end. It is characterized by performing adjustment processing. The configuration of the steering control system of the second embodiment is the same as the configuration of the steering control system 1 of the first embodiment. Also, the basic concept of steering angle control and reaction torque control is the same as in the first embodiment. Descriptions overlapping with those of the first embodiment are omitted as appropriate.
図9は、実施の形態2の反力トルク調整処理を説明するための図である。また、図10は、実施の形態2の反力トルク調整処理での車速及び操舵角の変化を示すタイムチャートである。実施の形態2の操舵制御システムにおいて実行される反力トルク調整処理は、制御装置100の反力トルク演算部130において実行される。図9及び図10に示す例では、車速A(第一状態)で走行する車両が時間t2において加速され、その後車速B(第二状態)で走行する場合を示している。先ず、時間t0においてステアリング10の操舵が開始されると、時間t1において車速Aにおける操舵エンドθAmaxまで切り込みが行われ、その後時間t2まで操舵が保持される。時間t0から時間t2の期間は、反力トルク演算部130は、車速Aに対応する第二特性を用いて、入力された操舵角θに対応する反力トルクTRを演算する。
FIG. 9 is a diagram for explaining reaction force torque adjustment processing according to the second embodiment. FIG. 10 is a time chart showing changes in vehicle speed and steering angle in the reaction torque adjustment process of the second embodiment. The reaction force torque adjustment process executed in the steering control system of the second embodiment is executed in reaction force
一方、反力トルク演算部130は、時間t2において操舵角θが操舵エンドθAmaxに操舵されている状態で車速が車速Aから車速Bへと変化した場合、反力トルクの演算に用いる車速を、実際の車速Aから車速Bへと変化速度よりも緩慢に変化させる。例えば、反力トルク演算部130は、車速Aから車速Bへの変化に所定のなまし処理を施すことによって、演算に用いる車速の変化を実際の速度変化よりも緩慢にする。また、反力トルク演算部130は、車速Aから車速Bへの変化速度を所定の上限値でガードすることによって、演算に用いる車速の変化を実際の速度変化よりも緩慢にすることもできる。これにより、演算される反力トルクの急変を抑えながら操舵角をθAmaxからθBmaxへと自然に切り込ませることが可能となるので、ドライバの違和感が低減される。
On the other hand, when the vehicle speed changes from vehicle speed A to vehicle speed B with the steering angle θ set to the steering end θAmax at time t2, the reaction
その後、時間t3においてステアリング10の切り戻しが開始されると、反力トルク演算部130は、車速Bに対応する第二特性を用いて、入力された操舵角θに対応する反力トルクTRを演算する。このような反力トルク調整処理によれば、操舵エンドでの反力トルクの急変を効果的に抑制することが可能となる。
After that, when the
2-2.操舵制御システムによる処理例
図11は、実施の形態2に係る操舵制御システムによる処理の概要を示すフローチャートである。図11に示される処理は、制御装置100の反力トルク演算部130において一定サイクル毎に繰り返し実行される。
2-2. Example of Processing by Steering Control System FIG. 11 is a flowchart showing an outline of processing by the steering control system according to the second embodiment. The processing shown in FIG. 11 is repeatedly executed in each constant cycle in the reaction force
図11に示されるステップS200の処理では、「操舵エンド条件」が成立するか否かが判定される。ここでは上記ステップS100と同様の処理が実行される。判定の結果、操舵エンド条件の成立が認められない場合、処理はステップS202の処理に進む。一方、操舵エンド条件の成立が認められた場合、処理はステップS204の処理に進む。 In the process of step S200 shown in FIG. 11, it is determined whether or not the "steering end condition" is satisfied. Here, processing similar to that of step S100 is executed. As a result of the determination, if the steering end condition is not satisfied, the process proceeds to step S202. On the other hand, if it is determined that the steering end condition is met, the process proceeds to step S204.
ステップS202の処理では、上記ステップS108の処理と同様に、車速に応じた第二特性を用いた反力トルク演算処理が実行される。ステップS202の処理が完了すると、本ルーチンは終了される。 In the process of step S202, similarly to the process of step S108, the reaction force torque calculation process using the second characteristic corresponding to the vehicle speed is executed. When the process of step S202 is completed, this routine ends.
ステップS204の処理では、車速が変化したか否かが判定される。その結果、車速が変化していない場合、処理は上記ステップS202の処理に進む。一方、車速が変化した場合、処理は次のステップS206の処理に進む。 In the process of step S204, it is determined whether or not the vehicle speed has changed. As a result, if the vehicle speed has not changed, the process proceeds to step S202. On the other hand, if the vehicle speed has changed, the process proceeds to the next step S206.
ステップS206の処理では、変化前の車速に対応した特性から車速に対応した特性へと第二特性を徐々に変化させながら、入力された操舵角θに対応する反力トルクTRが算出される。ステップS206の処理が完了すると、本ルーチンは終了される。 In step S206, the reaction torque TR corresponding to the input steering angle θ is calculated while gradually changing the second characteristic from the characteristic corresponding to the vehicle speed before the change to the characteristic corresponding to the vehicle speed. When the process of step S206 is completed, this routine ends.
このように、図11に示す反力トルク調整処理によれば、操舵エンドでの車速変化時に問題となる反力トルクの急変動を抑制することができる。これにより、ステアリングホイールが急激に動かされることを防ぐことができるので、ドライバの違和感が低減される。 As described above, according to the reaction force torque adjustment process shown in FIG. 11, it is possible to suppress abrupt fluctuations in the reaction force torque, which becomes a problem when the vehicle speed changes at the end of the steering. As a result, it is possible to prevent the steering wheel from being abruptly moved, so that the driver's sense of discomfort is reduced.
1 操舵制御システム
10 ステアリングホイール
20 ステアリングシャフト
30 反力発生装置
31 反力モータ
40 転舵装置
41 転舵モータ
42 減速機
43 転舵軸
51 操舵角センサ
52 操舵トルクセンサ
53 車速センサ
100 制御装置(ECU)
102 プロセッサ
104 メモリ
106 入出力インターフェース
110 転舵角演算部
120 転舵角制御部
130 反力トルク演算部
140 反力トルク制御部
1
102
Claims (5)
転舵モータの作動によって前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
反力モータの作動によって前記車両のステアリングに反力トルクを付与する反力発生装置と、
前記車両の車速に基づいて、前記転舵装置を制御するための前記車輪の転舵角及び前記反力発生装置を制御するための反力トルクを演算する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ステアリングの操舵角に対する前記転舵角の大きさの関係を表す第一特性に基づいて、前記操舵角に応じた前記転舵角を演算する転舵角演算部と、
前記操舵角に対する前記反力トルクの大きさの関係を表す第二特性に基づいて、前記操舵角に応じた前記反力トルクを演算する反力トルク演算部と、を含んで構成され、
前記第一特性及び前記第二特性は、前記車速に応じてその特性を調整可能に構成され、
前記転舵角演算部は、前記車速が第一状態から第二状態に変化したことに応答して、前記第一特性を前記第一状態に対応した特性から前記第二状態に対応した特性へと変化させるように構成され、
前記反力トルク演算部は、前記操舵角が前記転舵角の上限に対応する操舵エンドに操舵されている場合において、前記車速が前記第一状態から前記第二状態に変化したときには、前記第二特性を前記第一状態に対応した特性のまま維持するように構成されることを特徴とする操舵制御システム。 A steering control system for a steer-by-wire vehicle,
a steering device for steering wheels of the vehicle by operation of a steering motor;
a reaction force generator that applies a reaction torque to the steering of the vehicle by operating the reaction force motor;
a control device that calculates a steering angle of the wheels for controlling the steering device and a reaction force torque for controlling the reaction force generation device based on the vehicle speed of the vehicle;
The control device is
a turning angle calculation unit that calculates the turning angle according to the steering angle based on a first characteristic representing the relationship between the magnitude of the turning angle and the steering angle of the steering;
a reaction torque calculation unit that calculates the reaction torque corresponding to the steering angle based on a second characteristic representing the relationship between the magnitude of the reaction torque and the steering angle;
The first characteristic and the second characteristic are configured to be adjustable according to the vehicle speed ,
The turning angle calculation unit changes the first characteristic from the characteristic corresponding to the first state to the characteristic corresponding to the second state in response to the change of the vehicle speed from the first state to the second state. is configured to vary with
When the steering angle is steered to the steering end corresponding to the upper limit of the steering angle, the reaction force torque calculating section calculates the second torque when the vehicle speed changes from the first state to the second state. A steering control system, wherein the two characteristics are maintained as they are in the characteristics corresponding to the first state.
転舵モータの作動によって前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
反力モータの作動によって前記車両のステアリングに反力トルクを付与する反力発生装置と、
前記車両の車速に基づいて、前記転舵装置を制御するための前記車輪の転舵角及び前記反力発生装置を制御するための反力トルクを演算する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ステアリングの操舵角に対する前記転舵角の大きさの関係を表す第一特性に基づいて、前記操舵角に応じた前記転舵角を演算する転舵角演算部と、
前記操舵角に対する前記反力トルクの大きさの関係を表す第二特性に基づいて、前記操舵角に応じた前記反力トルクを演算する反力トルク演算部と、を含んで構成され、
前記第一特性及び前記第二特性は、前記車速に応じてその特性を調整可能に構成され、
前記転舵角演算部は、前記車速が第一状態から第二状態に変化したことに応答して、前記第一特性を前記第一状態に対応した特性から前記第二状態に対応した特性へと変化させるように構成され、
前記反力トルク演算部は、前記操舵角が前記転舵角の上限に対応する操舵エンドに操舵されている場合において、前記車速が前記第一状態から前記第二状態に変化したときには、前記車速の変化速度よりも緩慢な変化速度によって前記第二特性を前記第一状態に対応した特性から前記第二状態に対応した特性へと変化させるように構成されることを特徴とする操舵制御システム。 A steering control system for a steer-by-wire vehicle,
a steering device for steering wheels of the vehicle by operation of a steering motor;
a reaction force generator that applies a reaction torque to the steering of the vehicle by operating the reaction force motor;
a control device that calculates a steering angle of the wheels for controlling the steering device and a reaction force torque for controlling the reaction force generation device based on the vehicle speed of the vehicle;
The control device is
a turning angle calculation unit that calculates the turning angle according to the steering angle based on a first characteristic representing the relationship between the magnitude of the turning angle and the steering angle of the steering;
a reaction torque calculation unit that calculates the reaction torque corresponding to the steering angle based on a second characteristic representing the relationship between the magnitude of the reaction torque and the steering angle;
The first characteristic and the second characteristic are configured to be adjustable according to the vehicle speed ,
The turning angle calculation unit changes the first characteristic from the characteristic corresponding to the first state to the characteristic corresponding to the second state in response to the change of the vehicle speed from the first state to the second state. is configured to vary with
When the steering angle is steered to the steering end corresponding to the upper limit of the steering angle, the reaction force torque calculation unit calculates the vehicle speed when the vehicle speed changes from the first state to the second state. The steering control system is configured to change the second characteristic from the characteristic corresponding to the first state to the characteristic corresponding to the second state at a changing speed slower than the changing speed of .
前記転舵角演算部は、前記操舵エンドにおいて前記車両の状態が前記第一状態から前記第二状態に変化した場合、前記操舵角に対する前記転舵角の大きさが小さくなるように前記第一特性を変化させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の操舵制御システム。 In the second state, the vehicle speed is higher than in the first state,
The turning angle calculation unit is configured to reduce the turning angle with respect to the steering angle when the state of the vehicle changes from the first state to the second state at the steering end. 4. The steering control system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the characteristics are changed.
前記転舵角演算部は、前記操舵エンドにおいて前記車両の状態が前記第一状態から前記第二状態に変化した場合、前記操舵角に対する前記転舵角の大きさが大きくなるように前記第一特性を変化させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の操舵制御システム。 In the second state, the vehicle speed is lower than in the first state,
The steering angle calculation unit is configured to increase the magnitude of the steering angle with respect to the steering angle when the state of the vehicle changes from the first state to the second state at the steering end. 4. The steering control system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the characteristics are changed.
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